13. Графики электрических нагрузок и их показатели.

График работы электроприёмника– зависимость потребляемой активной, реактивной или полной мощности от времени. Различают индивидуальные и групповые графики работы электроприёмников. Рассматриваемый электроприёмник при своей работе может находиться в рабочем состоянии или отключенном. Во время его работы мощность, потребляемая из сети, в каждый момент времени является случайной величиной. При этом значение нагрузки зависит от многих факторов.

Вид групповых графиков нагрузки электроприёмников во многом определяется числом смен работы предприятия. Для проектирования систем электроснабжения наибольшую важность имеют суточные графики.

График работы односменного предприятия.

Начиная с момента времени 0 часов предприятием потребляется небольшое значение мощности. Эта нагрузка создаётся системами дежурного освещения, поддержания микроклимата и другими подобными потребителями. В момент времени t₁ предприятие начинает работу. Время начала работы цехов предприятия несколько сдвинуто относительно друг друга, т.к. в противном случае одновременный запуск большого числа электроприёмников приведёт к значительной перегрузке сети. Далее нагрузка предприятия изменяется в некоторых пределах и происходит некоторое её снижение во время обеденных перерывов. После этого нагрузка снова увеличивается до момента окончания работы цехов (t₄), когда происходит её снижение.

График нагрузки односменного предприятия характерен высокой неравномерностью в течение суток, т.к. значение нагрузки в рабочее время во много раз превышает нагрузку, потребляемую в нерабочее время.

График работы двухсменного предприятия.

В момент времени t₁ начинает работуIсмена предприятия. Далее происходит увеличение нагрузки, и дальнейшая работа производится так же, как у односменного предприятия. В отличие от предыдущего графика в момент окончания работыIсмены начинает работатьIIсмена, поэтому значение нагрузки резко не падает. Далее продолжает работуIIсмена, и в момент времениt₂ происходит окончание работыIIсмены.

График работы двухсменного предприятия также отличается неравномерностью, хотя он более равномерный. Чем график односменной работы.

График работы трёхсменного предприятия.

Предприятия с 3-х сменным режимом работы относятся к предприятиям с непрерывным технологическим процессом, у которых большинство технологического оборудования работает безостановочно в непрерывном режиме, поэтому график нагрузки таких предприятий более равномерный, чем график работы одно- и 2-х сменных предприятий.

У большинсва предприятий число смен составляет 1 или 2, поэтому для них характерны значительные колебания нагрузки в течение суток. В связи с этим возникает проблема, по какому значению нагрузки осуществлять проектирование СЭС.

Показатели графиков

Коэффициент использования

Основным показателем режима работы одного или группы электроприёмников служит коэффициент использования, выражающий отношение среднесменной нагрузки (р_см, Р_см) к номинальной (р_ном, Р_ном). Применительно к трём представлениям нагрузки различают коэффициенты использования по активной мощности, реактивной мощности и току. Наибольшее распространение имеет первый из этих коэффициентов – по активной мощности:

;

Коэффициент использования активной мощности за смену может быть определён как отношение энергии э_а, потребляемой приемником за смену, к энергии э_а.ном, которая могла быть потреблена приёмником за смену при номинальной загрузке его в течение смены: .

Коэффициент включения

Коэффициент включения k_Вэлектроприёмника характеризует степень использования электроприёмника по времени:

где время включения t_Вприёмника электроэнергии за циклt_Цскладывается из времени работыt_Ри времени холостого ходаt_Х.Х:t_В= t_Р+ t_Х.Х.

Коэффициент включения электроприёмника соотносится с вероятностью включения приёмника в тот или иной период времени. Очевидно, что коэффициент включения различен для разных периодов суток и определяется его назначением и характером участия в технологическом процессе.

Групповым коэффициентом включения К_Вназывается средневзвешенное по активной номинальной мощности значение индивидуальных коэффициентов включения электроприёмников, входящих в группу, состоящую из 1,2,…,I,…,nэлектроприёмников:

Числовое значение К_Вотнесено к тому же циклу, что и входящие в него индивидуальныеk_Вi.

В отличие от индивидуального понятие группового коэффициента включения лишено чёткого физического смысла и используется лишь в качестве расчётной величины.

Коэффициент загрузки

Коэффициент загрузки отдельного электроприёмника определяется как отношение средних за время включения активной, реактивной мощности или тока к их номинальным величинам.

Очевидно, что средняя активная мощность за время включения р_С.Вбольше средней мощности за циклр_С.Ци обратно пропорциональна отношению времени включения к общей продолжительности цикла:.

Тогда коэффициент загрузки по активной мощности .

Если приближённо считать, что средняя нагрузка за цикл р_С.Цравна среднесменнойр_СМ, что характерно для периодических, циклических и нециклических графиков, тогда.Аналогичные формулы для групповых графиков:или.

Коэффициент формы графика нагрузки

Коэффициент формы графика нагрузки – это отношение среднеквадратичной (эффективной) р_Э,Р_Энагрузки к среднейр_С,Р_Сза данный период времени:

Коэффициент формы графика нагрузки группы из пприёмников определяется так же:

.

Введём величину: , которую назовём эффективным числом электроприёмников. Тогда коэффициент формы. Следовательно, вариация суммарного трафика нагрузки.

Если все приёмники имеют одинаковую номинальную мощность р_НОМ, то.

В общем случае п_Э≤п. Если все приёмники группы имеют однородный график, т. е.k_Фi=k_Ф, тогдаК_Ф=k_Ф.

При п_Э→ ∞ коэффициент формыК_Э → 1, это означает, что при неограниченном возрастании числа приёмников групповой график для стационарного режима становится постоянным с минимальной вариацией, т.е. γ_∑→ 0. Для реальных графиков нагрузки на интервалах стационарности, например в период максимума нагрузок,К_Э=1,02…1,25, однако для объектов с достаточно ритмичным процессомК_Ф=1,05…1,15. Данные выводы справедливы для графиков нагрузок групп, объединяющих значительное число приёмников, например, шины трансформаторной ПС.

Коэффициентом заполнения графика нагрузок активной мощностиназывается отношение средней активной мощности за исследуемый период времени к максимальной за тот же период:.

Следует отметить, что максимальная нагрузка определяется, исходя из периода осреднения графика нагрузки, равного 0,5 ч, т.е. за основу берётся получасовой максимум нагрузки. Для практических расчётов принимается, что вероятность превышения получасового масксимума не больше 0,005, т.е. при этом Р_МАХ= Р_С+2,5σ_Р. Тогда.

Следовательно, чем меньше вариация нагрузки γ_Р, тем больше коэффициент заполнения графика, и при γ_Р→ 0 коэффициент заполнения графикаК_З.Г→ 1. ПриК_Ф= 1,1 (γ_Р≈ 0,5)К_З.Г= 0,45.

Для характеристики заполнения графика нагрузки используют также понятие числа часов использования максимальной нагрузки , где Э_Г– годовой расход активной электроэнергии объекта.